Магнитное поле может вызывать электрические токи. Если изменить магнитное поле возникает электрический ток (не зависит от свойств проводника).
Явление электромагнитной индукции было открыто выдающимся английским физиком М. Фарадеем в 1831 г. Оно заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур.
Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину
где B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором и нормалью к плоскости контура. Ф определяется числом силовых линий, пронизывающих контур. Максвелл начал формировать теорию электромагнитного поля.
Определение магнитного потока нетрудно обобщить на случай неоднородного магнитного поля и неплоского контура. Единица магнитного потока в системе СИ называется вебером (Вб). Магнитный поток, равный 1 Вб, создается магнитным полем с индукцией 1 Тл, пронизывающим по направлению нормали плоский контур площадью 1 м2:
|
|
1 Вб = 1 Тл · 1 м2. |
Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции , равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:
Эта формула носит название закона Фарадея.
Опыт показывает, что индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток. Это утверждение, сформулированное в 1833 г., называется правилом Ленца.
Направление индукционного тока. Правило Ленца: направление индукционного тока будет таким, чтобы его действие было противоположно действию причины, вызывающей этот ток.
Величина индукционного тока: когда изменяются поля, тогда изменяются силовые линии.
Ток смещения - величина, пропорциональная скорости изменения переменного электрического поля в диэлектрике или вакууме. Ток смещения, так же как и ток проводимости, порождает магнитное поле.
Магнитное поле создается не только движением зарядов (током проводимости, или просто током), но и любым изменением во времени электрического поля.
Понятие ток смещения введено Максвеллом для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем.
В соответствии с теорией Максвелла, в цепи переменного тока, содержащей конденсатор, переменное электрическое поле в конденсаторе в каждый момент времени создает такое магнитное поле, какое создавал бы ток, (названный током смещения), если бы он протекал между обкладками конденсатора. Из этого определения следует, что Jсм = J (т. е., численные значения плотности тока проводимости и плотности тока смещения равны), и, следовательно, линии плотности тока проводимости внутри проводника непрерывно переходят в линии плотности тока смещения между обкладками конденсатора. Плотность тока смещения jсм характеризует скорость изменения электрической индукции D во времени: Jсм = D/ t.
|
|
Ток смещения не выделяет джоулевой теплоты, его основное физическое свойство — способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле.
Вихревое магнитное поле создается полным током, плотность которого j, равна сумме плотности тока проводимости и тока смещения D/ t.